JP3403902B2 - メタルハライドランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属蒸気とハロゲ
ン化物との混合物中で放電発光を行うメタルハライドラ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプは、発光管内に封
入された金属ハロゲン化物を蒸気化して、その金属蒸気
のプラズマ放電を光源として利用する高輝度放電ランプ
（ＨＩＤランプと呼ばれることがある）である。以下、
従来のメタルハライドランプについて、図６を参照して
説明する。図６は、従来のメタルハライドランプの発光
管の構成を示す平面図である。図６において、従来のメ
タルハライドランプの発光管５０は、透光性を有する石
英ガラスで形成された発光部５１とこの発光部５１に連
設された封止部５３ａ，５３ｂとを有する。封止部５３
ａ，５３ｂには、先端部に電極を有する電極棒５２ａ，
５２ｂ、薄板状の導電箔であるモリブデン箔５４ａ，５
４ｂ、外部リード棒５５ａ，５５ｂが順次接続された電
力供給体が封止されており、各電力供給体は電極が発光
部５１内に位置し、かつ外部リード棒５５ａ，５５ｂの
端部が発光管５０外部に導出されて封止部５３ａ，５３
ｂに封止されている。発光部５１の内部には、発光物質
である金属ハロゲン化物と、点灯動作を始動するための
アルゴンなどの希ガス、及び水銀とが封入されている。
金属ハロゲン化物の具体例としては、ヨウ化タリウム、
ヨウ化セシウム、ヨウ化ジスプロシウムなどである。メ
タルハライドランプは、これらの金属ハロゲン化物を組
み合わせることにより、可視領域の発光スペクトルを有
する光を発光する。尚、消灯状態における発光部５１の
内圧は、始動動作、すなわち希ガス、及び水銀蒸気のプ
ラズマ放電の開始を容易なものとするために、例えば１
００ミリバールに調整されている。また、定常点灯状態
での発光部５１の内圧は、金属ハロゲン化物などが蒸気
化することにより、１５気圧程度となる。封止部５３
ａ，５３ｂは、発光部５１と同じ石英ガラスで形成され
ている。これらの封止部５３ａ，５３ｂは、電極棒５２
ａ，５２ｂの端部、モリブデン箔５４ａ，５４ｂ、及び
外部リード棒５５ａ，５５ｂの一端部をそれぞれ埋設し
て、ピンチシール方式により、発光部５１の両側に板状
に設けられている。外部リード棒５５ａ，５５ｂの各他
端部は、図示しない照明器具などのソケットに口金を介
して接続される。

【０００３】従来のメタルハライドランプは、上記照明
器具などのソケットから所定の電圧が供給されると、希
ガス、及び水銀蒸気が絶縁破壊を起こしてプラズマ放電
を開始する。そして、これらのプラズマ放電により、発
光部５１の内壁温度が上昇し、そのことにより、金属ハ
ロゲン化物が蒸気化する。その結果、封入された金属ハ
ロゲン化物により定まる発光スペクトルを有する光が、
金属蒸気のプラズマ放電により生じ、光出力として発光
部５１から外部に放射される。このように、従来のメタ
ルハライドランプは、金属蒸気のプラズマ放電を光源と
して光を外部に放射する。尚、従来のメタルハライドラ
ンプには、図６に示す一重管のものや、発光部５１、及
び封止部５３ａ，５３ｂを内蔵した透光性の外管を備え
た二重管のものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のメ
タルハライドランプでは、寿命の末期において発光管が
破損して爆裂、飛散するという問題点があった。その理
由は、石英ガラス部材と金属部材との熱膨張係数の相違
などにより、当該ランプでは、微小な隙間がそれらの部
材の当接部分に生じるからである。特に、図６の斜線
部”Ｍ”で示した電極棒、及びモリブデン箔と発光部、
及び封止部との隙間には、金属ハロゲン化物、希ガス、
及び水銀が、発光部の内部から侵入する。このため、侵
入した金属ハロゲン化物などが、当該ランプの点滅動作
に応じて膨張・収縮を繰り返し、発光部、及び封止部に
応力を与えて、クラックが上述の隙間から生じる。その
結果、発光部、または封止部の強度が発光部の内圧に耐
えることができなくなった場合に、発光部、及び封止部
が破損して、それらの破片が外部に飛散した。さらに、
従来の一重管のメタルハライドランプでは、発光管の破
損、及び発光管材料の飛散対策は講じられていなかっ
た。このため、発光部が破損、及び発光管材料が飛散す
ると、照明器具内などに飛び散ったそれらの破片を回
収、掃除などのメンテナンス作業を当該ランプの交換時
に行う必要があった。また、このメンテナンス作業の際
に、それらの破片で指等を傷つける恐れがあった。ま
た、従来の二重管のメタルハライドランプでは、飛散し
た発光部の破片、または封止部の破片により、外管が破
損、さらには外管材料が飛散する恐れがあった。外管の
破損を防止しようとしたものとして、特開平２−７５１
４５号公報は、外管の外表面にフッ素樹脂をコーティン
グすることを示している。また、米国特許、４，７２
１，８７６号は、発光管の周りにガラスや金網状の金属
等のガード部材を設置することにより、飛散した発光管
などの破片が直接外管に当たるのを防止することを示し
ている。しかしながら、上記のような対策では、コーテ
ィングやガード部材が発光部からの光を遮断して、当該
ランプの光出力が低下するという問題点を生じた。さら
に、構造が複雑なものとなり、メタルハライドランプを
小型化することが難しかった。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、発光管の破損による発光
管材料の飛散を防止でき、かつ寿命終了時での交換が容
易なメタルハライドランプを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のメタルハライド
ランプは、少なくとも発光物質を封入した発光部、前記
発光部に連設された封止部、前記発光部の内部から前記
封止部内に導出した一対の電極棒、前記封止部内に埋設
され、前記一対の電極棒に電気的にそれぞれ接続された
一対の導電箔、及び前記封止部の表面に開口した部分を
有し、前記導電箔の前記発光部側の角に近接して前記封
止部に設けられ、穴部で構成されたリーク部を備えてい
る。上記のように構成することにより、封止部内に発生
したクラックがリーク部に達した場合、発光部内に封入
された発光物質などを外部にリークすることができる。
その結果、発光管が破損する前に発光部内の封入金属が
発光管外部に放出されるので、発光管の破損を防止でき
るとともに発光管材料の飛散を防止することができる。
また、このことにより、寿命終了時での当該ランプの交
換、作業を容易なものとすることができる。

【０００７】さらに、他の発明のメタルハライドランプ
は、前記リーク部は、前記封止部の表面から所定の深さ
を有する穴部で構成されている。上記のように構成する
ことにより、封止部内に発生したクラックが穴部に達し
た場合、発光部内に封入された発光物質などを外部にリ
ークすることができる。その結果、発光管が破損する前
に発光部内の封入金属が発光管外部に放出されるので、
発光管の破損を防止できるとともに発光管材料の飛散を
防止することができる。また、このことにより、寿命終
了時での当該ランプの交換、作業を容易なものとするこ
とができる。

【０００８】さらに、他の発明のメタルハライドランプ
は、前記穴部と前記導電箔の前記発光部側の角との最短
距離が、前記導電箔の前記発光部側の角と前記発光部の
内側表面との最短距離よりも小さい。上記のように構成
することにより、封止部内に発生したクラックが発光部
に達する前に、発光物質などを外部にリークすることが
できる。

【０００９】さらに、他の発明のメタルハライドランプ
は、前記穴部の深さが、前記封止部の表面と前記導電箔
の表面との距離よりも大きい。上記のように構成するこ
とにより、発光物質などをより確実に外部にリークする
ことができる。

【００１０】さらに、他の発明のメタルハライドランプ
は、前記封止部が板状に形成され、２つの前記穴部が前
記封止部の一方の表面と当該表面に対向する他方の表面
とをそれぞれ開口して設けられている。上記のように構
成することにより、発光物質などをより確実に外部にリ
ークすることができる。

【００１１】さらに、他の発明のメタルハライドランプ
は、前記封止部の少なくとも２つの表面を貫通する貫通
孔で構成されている。上記のように構成することによ
り、発光物質などをより確実に外部にリークすることが
できる。

【００１２】さらに、他の発明のメタルハライドランプ
は、前記リーク部が、前記封止部の形成時に同時に形成
される。上記のように構成することにより、メタルハラ
イドランプの製造を容易なものとすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のメタルハライドラ
ンプの好ましい実施形態について、図面を参照して説明
する。

【００１４】《第１の実施形態》図１に、本発明の第１
の実施形態であるメタルハライドランプを示す。図１に
おいて、メタルハライドランプの発光管１０は、透光性
を有する石英ガラスで形成された発光部１、発光部１の
内部から外部に引き出された一対の電極棒２ａ，２ｂ、
及び一対の電極棒２ａ，２ｂが引き出されている発光部
１の部分をそれぞれ封止する封止部３ａ，３ｂを有す
る。さらに、メタルハライドランプの発光管１０は、一
対の電極棒２ａ，２ｂにそれぞれ電気的に接続された薄
板状のモリブデン箔４ａ，４ｂ、及びモリブデン箔４
ａ，４ｂにそれぞれ電気的に接続された外部リード棒５
ａ，５ｂを備えている。また、発光部１内に封入された
物質をリークするためのリーク部である穴部７ａ，７
ａ’が、モリブデン箔４ａの発光部１側の角に近接して
封止部３ａに設けられている。同様に、穴部７ｂ，７
ｂ’が、モリブデン箔４ｂの発光部１側の角に近接して
封止部３ｂに設けられている。これらの穴部７ａ，７
ａ’，７ｂ，７ｂ’を設けることにより、本実施形態の
メタルハライドランプは、発光部１、及び封止部３ａ，
３ｂが破損・飛散する前に、発光部１内の封入された物
質を外部にリークすることができ、発光管材料の飛散を
防止することができる。

【００１５】発光部１の内部には、発光物質である金属
ハロゲン化物と、点灯動作を始動するためのアルゴンな
どの希ガス、及び水銀とが封入されている。金属ハロゲ
ン化物の具体例としては、ヨウ化タリウム、ヨウ化セシ
ウム、ヨウ化ジスプロシウムなどである。メタルハライ
ドランプは、これらの金属ハロゲン化物を組み合わせる
ことにより、可視領域の発光スペクトルを有する光を発
光する。尚、消灯状態における発光部１の内圧は、始動
動作、すなわち希ガス、及び水銀蒸気のプラズマ放電の
開始を容易なものとするために、例えば１００ミリバー
ルに調整されている。また、定常点灯状態での発光部１
の内圧は、金属ハロゲン化物などが蒸気化することによ
り、１５気圧程度となる。電極棒２ａ，２ｂは、タング
ステンなどの金属で形成されている。また，電極棒２
ａ，２ｂの各一端部には、電極コイル６ａ，６ｂが設け
られ、各他端部は、封止部３ａ，３ｂ内でそれぞれモリ
ブデン箔４ａ，４ｂの表面と接合している。

【００１６】封止部３ａ，３ｂは、発光部１と同じ石英
ガラスで形成されている。これらの封止部３ａ，３ｂ
は、電極棒２ａ，２ｂの各他端部、モリブデン箔４ａ，
４ｂ、及び外部リード棒５ａ，５ｂの一端部をそれぞれ
埋設して、ピンチシール方式により、発光部１の両側に
板状に設けられる。また、封止部３ａ，３ｂの表面は、
モリブデン箔４ａ，４ｂの表面とそれぞれ平行に形成さ
れている。尚、封止部３ａ，３ｂは、例えば厚さ４ｍ
ｍ、１５ｍｍ×４０ｍｍ程度の大きさを有する。モリブ
デン箔４ａ，４ｂは、例えば厚さ５０μｍ、８ｍｍ×３
０ｍｍ程度の大きさを有した導電箔である。また、モリ
ブデン箔４ａ，４ｂは、封止部３ａ，３ｂの厚みのほぼ
半分の位置に封止部３ａ，３ｂ内に埋設されている。モ
リブデン箔４ａ，４ｂの発光部１と反対側の表面は、外
部リード棒５ａ，５ｂの一端部と当接し電気的にそれぞ
れ接続されている。外部リード棒５ａ，５ｂの各他端部
は、口金（図示せず）を介して、図示しない照明器具な
どのソケットに接続される。

【００１７】ここで、図２、及び図３を参照して、穴部
７ａ，７ａ’について説明する。図２は図１に示したメ
タルハライドランプの封止部を示す拡大図であり、図３
は図２のIII−III線で断面をとった封止部を示す断面図
である。尚、穴部７ｂ，７ｂ’は、穴部７ａ，７ａ’と
同様に封止部３ｂに設けられるので、それらの重複する
説明は省略する。図２、及び図３において、穴部７ａ，
７ａ’が、所定の深さ、例えば２.５ｍｍ（図３のｄで
図示）の深さで封止部３ａに形成されている。これらの
穴部７ａ，７ａ’の深さは、開口した封止部３ａの表面
とモリブデン箔４ａの表面との距離よりも大きく構成さ
れている。このように構成することにより、後述のクラ
ック９が封止部３ａ内に発生した場合、当該クラック９
が穴部７ａ，７ａ’に達して発光部１内の希ガスなどを
確実に外部にリークすることができる。また、穴部７
ａ，７ａ’は、そのモリブデン箔４ａの発光部１側の角
との最短距離が、モリブデン箔４ａの前記角と発光部１
の内側表面との最短距離より小さくなるように、封止部
３ａに設けられている。具体例としては、モリブデン箔
４ａの一方の角８ａと発光部１の内側表面との最短距離
Ｌａは３ｍｍであり、これに対して穴部７ａと角８ａと
の最短距離ｌａは０.５ｍｍである。また、他方の角８
ｂと発光部１の内側表面との最短距離Ｌｂは２ｍｍであ
り、これに対して穴部７ａ’と角８ｂとの最短距離ｌｂ
は０.４ｍｍである。このことにより、穴部７ａ，７
ａ’は、クラック９が発光部１に達する前に、希ガスな
どを外部にリークすることができる。また、これらの穴
部７ａ，７ａ’は、封止部３ａを形成するための金型
（図示せず）に、穴部７ａ，７ａ’の深さと同じ長さの
突起部材を設けることにより、封止部３ａと同時に形成
される。

【００１８】本実施形態のメタルハライドランプは、上
記照明器具などのソケットから所定の電圧が供給される
と、発光部１内の一対の電極棒２ａ，２ｂの間で希ガ
ス、及び水銀蒸気が絶縁破壊を起こしてプラズマ放電を
開始する。そして、このプラズマ放電により、発光部１
の内壁温度が上昇し、そのことにより、金属ハロゲン化
物が蒸気化する。その結果、封入された金属ハロゲン化
物により定まる発光スペクトルを有する光が、金属蒸気
のプラズマ放電により生じ、光出力として発光部１から
外部に放射される。

【００１９】本実施形態のメタルハライドランプを寿命
試験に供したところ、当該ランプの定格寿命９０００時
間をやや越えた時間で、発光部１がその内部に封入した
希ガスなどのリークを起こして放電発光を停止した。こ
のリークは、例えば封止部３ａに設けられた穴部７ａに
より生じるものである。ここで、図４を参照して、例え
ば穴部７ａの機能、効果について、説明する。図４に、
寿命試験終了時でのメタルハライドランプの封止部を示
す。尚、図４において、図の簡略化のために、電極棒２
ａと発光部１、及び封止部３ａとの微小な隙間、及び封
止部３ａとモリブデン箔４ａ、及び外部リード棒５ａと
の微小な隙間の図示は省略する。これらの微小な隙間
は、石英ガラス部材と金属部材との熱膨張係数の相違な
どにより、生じているものである。図４に示すように、
リークを起こしたメタルハライドランプでは、モリブデ
ン箔４ａの一方の角８ａを中心とした同心円状のクラッ
ク９が、封止部３ａ内に発生している。尚、クラック９
に比べて小さいクラックが、他方の角８ｂを中心として
同心円状に封止部３ａ内に発生している（図示せず）。
これらのクラックは、発光部１内に封入された希ガスな
どが、［発明が解決しようとする課題］の欄で説明した
ように図６の斜線部”Ｍ”に示した微小な隙間に浸入し
て、当該ランプの点滅動作に応じて膨張・収縮を繰り返
すことにより、温度が低い箇所である角８ａ，８ｂを中
心として生じるものである。クラック９が穴部７ａに達
した場合、発光部１内に封入された希ガスなどは、上記
の微小な隙間、クラック９、及び穴部７ａを経て、外部
に漏れでる。そのことにより、メタルハライドランプ
は、発光部１、及び封止部３ａ，３ｂが破損・飛散する
前に放電発光を停止することができる。

【００２０】このように、本実施形態のメタルハライド
ランプでは、封止部３ａ，３ｂの表面を開口した穴部７
ａ，７ａ’，７ｂ，７ｂ’が、モリブデン箔４ａ，４ｂ
の発光部１側の角に近接して設けられている。このた
め、クラック９が穴部７ａ，７ａ’，７ｂ，７ｂ’に達
した場合、発光部１内に封入された希ガスなどを外部に
リークすることができる。その結果、発光管の破損によ
る発光管材料の飛散を防止することができ、かつ寿命終
了時での当該ランプの交換作業を容易なものとすること
ができる。尚、所定の深さを有する穴部を導電箔の発光
部側の角に近接して封止部に設けるという上記の説明以
外に、封止部の少なくとも２つの表面を貫通する貫通穴
を導電箔の発光部側の角に近接して封止部に設けてもよ
い。

【００２１】《第２の実施形態》図５に本発明の第２の
実施形態であるメタルハライドランプの封止部を示す。
本実施形態では、メタルハライドランプの構成におい
て、封止部の互いに対向する２つの表面をそれぞれ開口
した２つの穴部を設けたことである。それ以外の点は、
第１の実施形態に示すものと同様であるのでそれらの重
複した説明は省略する。第１の実施形態との主な違い
は、封止部の一の表面を開口した穴部だけでなく、前記
一の表面と互いに対向する他の表面を開口した穴部を設
けたことである。すなわち、図５に示すように、穴部７
ａが封止部３ａの一方の表面を開口して封止部３ａに設
けられ、穴部１１ａが前記一方の表面と互いに対向する
他方の表面を開口して封止部３ａに設けられている。こ
のように本実施形態のメタルハライドランプでは、２つ
の穴部７ａ、１１ａが封止部３ａの互いに対向する２つ
の表面をそれぞれ開口して設けられている。このため、
上述のクラック９が封止部３ａ内に発生した場合、第１
の実施形態のものに比べて、より確実に発光部１内の希
ガスなどを外部にリークすることができる。

【００２２】上記各実施形態では、一重管のメタルハラ
イドランプについて説明したが、透光性の外管内に発光
管を備えた二重管のメタルハライドランプの場合でも同
様な効果が得られる。すなわち、上述のリーク部を封止
部に設けることにより、発光管の破損による発光管材料
の飛散を防止できる。また、このことにより、コーティ
ングやガード部材などを用いた従来例のものに比べて光
出力を低下することなく、発光部、または封止部の破片
による外管の破損を防止することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明のメタルハライドランプによれ
ば、封止部の表面を開口した部分を有するリーク部が、
封止部内に埋設された導電箔の角に近接して封止部に設
けられている。このため、当該ランプの使用と共に発生
するクラックが前記リーク部に達した場合、発光部内に
封入された金属ハロゲン化物などを外部にリークするこ
とができる。その結果、発光管の破損による発光管材料
の飛散を防止することができる。また、このことによ
り、寿命終了時での当該ランプの交換作業を容易なもの
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるメタルハライド
ランプの発光管の平面図。

【図２】図１に示したメタルハライドランプの封止部の
拡大図。

【図３】図２のIII−III線で断面をとった封止部の断面
図。

【図４】寿命試験終了時でのメタルハライドランプの封
止部の拡大図。

【図５】本発明の第２の実施形態であるメタルハライド
ランプの封止部の断面図。

【図６】従来のメタルハライドランプの発光管の平面
図。

【符号の説明】

１ 発光部 ２ａ，２ｂ 電極棒 ３ａ，３ｂ 封止部 ４ａ，４ｂ モリブデン箔 ７ａ，７ａ’，７ｂ，７ｂ’，１１ａ 穴部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/36 H01J 61/50

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも発光物質を封入した発光部、
   前記発光部に連設された封止部、前記発光部の内部から
   前記封止部内に導出した一対の電極棒、前記封止部内に
   埋設され、前記一対の電極棒に電気的にそれぞれ接続さ
   れた一対の導電箔、及び前記封止部の表面に開口した部
   分を有し、前記導電箔の前記発光部側の角に近接して前
   記封止部に設けられ、穴部で構成されたリーク部、 を具備したことを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 【請求項２】 少なくとも発光物質を封入した発光部、
   前記発光部に連設された封止部、前記発光部の内部から
   前記封止部内に導出した一対の電極棒、前記封止部内に
   埋設され、前記一対の電極棒に電気的にそれぞれ接続さ
   れた一対の導電箔、及び前記封止部の表面に開口した部
   分を有し、前記導電箔の前記発光部側の角に近接して前
   記封止部に設けられ、前記封止部の表面から所定の深さ
   を有する穴部で構成されたリーク部、 を具備したことを特徴とする メタルハライドランプ。
3. 【請求項３】 前記穴部と前記導電箔の前記発光部側の
   角との最短距離が、前記導電箔の前記発光部側の角と前
   記発光部の内側表面との最短距離よりも小さいことを特
   徴とする請求項２に記載のメタルハライドランプ。
4. 【請求項４】 前記穴部の深さが、前記封止部の表面と
   前記導電箔の表面との距離よりも大きいことを特徴とす
   る請求項２または３に記載のメタルハライドランプ。
5. 【請求項５】 前記封止部が板状に形成され、２つの前
   記穴部が前記封止部の一方の表面と当該表面に対向する
   他方の表面とをそれぞれ開口して設けられたことを特徴
   とする請求項２に記載のメタルハライドランプ。
6. 【請求項６】 前記リーク部は、前記封止部の少なくと
   も２つの表面を貫通する貫通孔で構成されたことを特徴
   とする請求項１に記載のメタルハライドランプ。
7. 【請求項７】 前記リーク部が、前記封止部の形成時に
   同時に形成されることを特徴とする請求項２乃至６のい
   ずれかに記載のメタルハライドランプ。